(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo hệ thống cân và đóng bao tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động Người hướng dẫn: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH Giảng viên duyệt: ThS NGUYỄN ĐẮC LỰC Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TÙNG NGUYÊN NGUYỄN VĂN TÚ Số thẻ sinh viên : 101150176 101150192 Lớp: 15CDT1 Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động SV thực hiện: Nguyễn Tùng Nguyên MSSV: 101150176 Lớp: 15CDT1 Nguyễn Văn Tú MSSV: 101150192 Lớp: 15CDT1 GV hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh GV duyệt: Th.S Nguyễn Đắc Lực Nhu cầu thực tế đề tài Việt Nam nước nông nghiệp với nhiều sản phẩm nông nghiệp xuất giới với sản lượng hàng đầu giới cà phê, gạo,…và nhà máy sản xuất mặt hàng nơng sản khâu định lượng vô quan trọng Khâu định lượng giúp xác định xác khối lượng nguyên vật liệu, thành phẩm bán thành phẩm sản xuất Các thiết bị định lượng có mặt hầu hết khâu hệ thống, công đoạn sản xuất: cung ứng tồn trữ nguyên vật liệu, cấp liệu cho giai đoạn, cân đóng gói sản phẩm… Nhận thấy với sản lượng nông sản hàng năm lớn vậy, nhu cầu hệ thống đo khối lượng nơng sản đóng gói sản phẩm lớn, nhóm chúng tơi định chọn đề tài “Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động” Đây đề tài có tính thực tiễn cao hồn thiện giúp ích nhiều cho doanh nghiệp sản xuất Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp ✓ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động ✓ Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC ứng dụng vào cơng nghiệp ✓ Nghiên cứu ứng dụng phần mềm thiết kế khí điện ứng dụng vào việc thiết kế chế tạo mơ hình có khả ứng dụng thực tế ✓ Xây dựng hệ thống cho phép lựa chọn thông số theo yêu cầu thực tiễn với độ xác cho phép ✓ Ứng dụng kiến thức học tìm hiểu bên ngồi vào việc thiết kế chế tạo hệ thống ✓ Thiết kế chế tạo mạch điều khiển, mạch cách ly ứng dụng vào hệ thống Nội dung đề tài thực hiện: ✓ Số trang thuyết minh: 50-55 trang i ✓ Số vẽ: vẽ A0 ✓ Mơ hình: Kết đạt được: • Phần lý thuyết ✓ Nghiên cứu, ứng dụng lập trình để xử lý tín hiệu từ loadcell sau khuếch đại ✓ Thiết kế hệ thống phần mềm SolidWorks, nghiên cứu lập trình xử lý hệ thống phần mềm TIA Portal ✓ Lý thuyết loại cảm biến lực (loadcell) tìm hiểu mạch khuếch đại tín hiệu điều khiển loadcell ✓ Nghiên cứu, tìm hiểu điều khiển cấu xy lanh khí nén • Phần tính tốn, thiết kế ✓ Thiết kế chế tạo phần khí ✓ Thiết kế chế tạo mạch điền khiển ✓ Đã chế tạo thành cơng mơ hình hoạt động tương đối ổn định ✓ Tính tốn thiết kế hệ thống cảm biến Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Tùng Nguyên ii Nguyễn Văn Tú ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Nguyễn Tùng Nguyên 101150176 15CDT1 CƠ ĐIỆN TỬ Nguyễn Văn Tú 101150192 15CDT1 CƠ ĐIỆN TỬ Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Hệ thống cân đóng bao hồn tồn tự động, khối lượng bao đóng gói 5kg với sai số nhỏ 5% Vật liệu: Nhôm, sắt thép, nhựa Nội dung phần thuyết minh tính toán: Chương 1: Chương 2: Chương 3: Chương 4: Giới thiệu tổng quan hệ thống Trình bày phần tính tốn thiết kế khí Tính tốn thiết kế hệ thống điểu khiển Kết luận Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Bản vẽ chi tiết – A0 Bản vẽ sơ đồ điện – A0 Bản vẽ lưu đồ thuật toán – A0 Bản vẽ tổng thể – A0 Bản vẽ sơ đồ động học – A0 Họ tên người hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/08/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2019 Đà Nẵng, ngày 25 tháng năm 2019 Người hướng dẫn Trưởng Bộ môn …………………… TS Đặng Phước Vinh iii LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam ngày phát triển hội nhập quốc tế Một thay đổi đáng kể Việt Nam hòa nhập “WTO”, bước ngoặt quan trọng để nước ta tiếp cận khoa học công nghệ đại có nhiều hội nắm bắt thành tựu vĩ đại giới, đặc biệt thành tựu khoa học kỹ thuật nói chung ngành CơĐiện tử nói riêng Thế hệ trẻ khơng tự phấn đấu học hỏi sớm lạc hậu nhanh chóng thụt lùi Nhận thức điều “ Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng” đưa nhiều chương trình đào tạo sâu rộng từ thấp đến cao nhằm đẩy mạnh chất lượng học tập sinh viên nhà trường nói chung ngành Cơ-Điện tử nói riêng Đó việc tăng cường tổ chức cho sinh viên làm đồ án tốt nghiệp nhằm tạo tảng vững kinh nghiệm thực tế cho sinh viên sau trường, nhằm đáp ứng tốt nhu cầu tuyển dụng việc làm Chính nhóm chúng em chọn đề tài “Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động” làm đồ án tốt nghiệp Dưới hướng, dẫn bảo nhiệt tình Thầy Đặng Phước Vinh với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm chúng em hồn thành xong đồ án Tuy nhiên thời gian kiến thức hạn chế nên chúng em khơng tránh khỏi sai sót thực đồ án Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy giáo bạn bè để đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! iv Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động CAM ĐOAN Kính gửi khoa Cơ khí - Trường đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Chúng em xin cam đoan đồ án tuân thủ tốt quy định liêm học thuật: • Khơng sử dụng hình thức gian dối việc trình bày, thể hoạt động học thuật kết từ q trình học thuật • Không bịa đặt, đưa thông tin sai lệch so với nguồn trích dẫn • Khơng ngụy tạo số liệu q trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoạt động học thuật khác • Khơng đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt người khác thể mình, trình bày, chép, dịch đoạn, nêu ý tưởng người khác mà khơng có trích dẫn • Khơng tự đạo văn, sử dụng lại thơng tin nghiên cứu mà khơng có trích dẫn phân mảnh thơng tin kết nghiên cứu để cơng bố nhiều ấn phẩm Sinh viên thực Nguyễn Tùng Nguyên v Nguyễn Văn Tú Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động MỤC LỤC TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI NÓI ĐẦU iv CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu tổng quan đề tài 1.2.1 Khái quát hệ thống cân định lượng: 1.2.2 Một số hệ thống cân định lượng thực tế: 1.2.3 Giới thiệu hệ thống cân đóng bao đề tài: 1.2.4 Giới thiệu khối hệ thống: 1.2.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống: 1.2.6 Yêu cầu công nghệ hệ thống: CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 10 2.1 Thiết kế hệ thống cân 10 2.2 Thiết kế hệ thống băng tải 11 2.3 Thiết cấu hệ thống 16 2.3.1 Thiết kế cấu phễu cân 16 2.3.2 Tính toán thiết kế cấu cấp bao tự động 18 2.4 Lựa chọn số thiết bị cấu chấp hành hệ thống: 20 2.4.1 Xy lanh khí nén 20 2.4.2 Van điện từ 21 2.5 Một số hình ảnh hệ thống thực tế 23 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 26 3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển 26 3.2 Giới thiệu sơ lược linh kiện mạch điều khiển 27 3.2.1 PLC Siemen S7-1200 27 3.2.2 Loadcell 34 3.2.3 Bộ khuếch đại tín hiêu cân loadcell 37 3.2.4 Cảm biến quang 39 vi Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động 3.2.5 Module HW-685 chuyển đổi tín hiệu analog 4-20mA sang 0-10V 40 3.3 Giới thiệu mạch điều khiển 41 3.4 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển 42 3.5 Thiết kế hình giả lập HMI máy tính 45 CHƯƠNG KẾT LUẬN 46 4.1 Kết đạt được: 46 4.2 Hướng phát triển đề tài: 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 48 vii Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sản xuất lúa gạo nước ta Hình 1.2 Hệ thống cân định lượng nhà máy sản xuất Hình 1.3 Hệ thống cân đóng bao thực tế Hình 1.4 Tủ điều khiển ngồi thực tế Hình 1.5 Mơ hình cân định lượng dùng phiểu cân công ty Tấn Phát Hình 1.6 Hệ thống cân băng tải định lượng Hình 1.7 Mơ hình cân định lượng dùng phễu cân cơng ty Tân Phát Hình 1.8 Các khối hệ thống Hình 2.1 Hệ thống cân đóng bao tự động 10 Hình 2.2 Băng tải đưa sản phẩm 11 Hình 2.3 Động DC sử dụng đồ án 15 Hình 2.4 Cấu tạo cấu phễu cân 16 Hình 2.5 Cơ cấu kẹp bao 17 Hình 2.6 Mơ hình cấu cấp bao 18 Hình 2.7 Xy lanh khí nén 20 Hình 2.8 Cấu tạo xy lanh 21 Hình 2.9 Hình ảnh van diện từ 5/2 21 Hình 2.10 Sơ đồ cửa van 5/2 22 Hình 2.11 Hình ảnh tạo chân khơng thực tế 22 Hình 2.12 Nguyên lý tạo chân không 22 Hình 2.13 Hình ảnh tổng thể mơ hình 23 Hình 2.14 Tủ điện điều khiển 24 Hình 2.15 Băng tải đưa sản phẩm ngồi 24 Hình 2.16 Cơ cấu cấp bao tự động 25 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển 26 Hình 3.2 Hình ảnh thực tế PLC S7 1200 27 Hình 3.3 Các module mở rộng kết hợp với PLC S7-1200 30 Hình 3.4 Sơ đồ kết nối giao tiếp hệ thống PLC 31 Hình 3.5 Cấu trúc bên PLC S7 1200 32 Hình 3.6 Phương pháp lập trình điều khiển 33 Hình 3.7 Giao diện phần mềm Tia Portal 33 Hình 3.8 Sơ đồ thiết kế chương trình điều khiển 34 Hình 3.9 Nguyên lý hoạt động loadcell 35 Hình 3.10 Cầu điện trở Wheatstone 35 viii Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động Hình 3.11 Loadcell 36 Hình 3.12 Loadcell chữ Z 36 Hình 3.13 Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell sử dụng hệ thống cân 37 Hình 3.14 Hình ảnh thực tế module khuếch đại tín hiệu cân 38 Hình 3.15 Cảm biến quang 39 Hình 3.16 Module HW-685 40 Hình 3.17 Sơ đồ mạch điện điều khiển 41 Hình 3.18 Sơ đồ nối dây hai loadcell 42 Hình 3.19 Lưu đồ thuật toán khối cân sản phẩm 43 Hình 3.20 Lưu đồ thuật tốn khối Stop, Reset 43 Hình 3.21 Lưu đồ thuật tốn khối cấp bao tự động 44 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Hệ số tính tốn mặt cắt dịng chảy 16 Bảng 2.2 Góc mái số dạng vật liệu vận chuyển 17 Bảng 2.3 Hệ số độ dốc băng tải 18 Bảng 3.1 Đặc tính dịng PLC S7-1200 33 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật cảm biến tiện cận 43 ix Hình 3.6 Phương pháp lập trình điều khiển Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal 11 Siemens Hình 3.7 Giao diện phần mềm TIA Portal SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 33 Phần mềm SIMATIC TIA Portal cung cấp môi trường thân thiện với người dùng, từ hiệu chỉnh, thư viện, điều chỉnh logic cần thiết đến ứng dụng điều khiển SIMATIC TIA Portal cung cấp công cụ cho quản lý cấu hình tất thiết bị project, ví dụ như: PLCs thiết bị HMI SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic cung cấp hai ngơn ngữ lập trình (LAD FBD), thích hợp hiệu cải tiến lập trình điều khiển ứng dụng Ngồi SIMATIC TIA Portal cịn cung cấp cơng cụ tạo cấu hình thiết bị HMI SIMATIC TIA Portal cung cấp hệ thống trợ giúp trực tuyến cung cấp chế độ hiển thị khác nhau: A project-oriented view A task-oriented set of portals ❖ Trình tự bước thiết kế chương trình điều khiển Hình 3.8 Sơ đồ thiết kế chương trình điều khiển 3.2.2 Loadcell Loadcell cảm biến lực (khối lượng, mô-men xoắn, ) Khi lực tác dụng lên loadcell, loadcell chuyển đổi lực tác dụng thành tín hiệu điện Các loadcell biết đến "đầu dị tải" (load transducer) chuyển đổi tải trọng (lực tác dụng) thành tín hiệu điện Tín hiệu điện tử ngõ loadcell thay đổi điện áp, thay đổi tín hiệu dịng, tín hiệu số thay đổi tần số tùy thuộc vào loại loadcell mạch sử dụng, phổ biến loadcell thay đổi điện áp Các loadcell sử dụng điện trở (strain gauge), điện dung, kỹ thuật SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 34 bù lực điện từ Phổ biến loadcell có sẵn dựa nguyên tắc thay đổi điện trở để đáp ứng với tải áp dụng Một loadcell thường bao gồm strain gauges dán vào bề mặt thân loadcell Thân loadcell khối kim loại đàn hồi tùy theo loại loadcell mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell thiết kế có hình dạng đặc biệt khác chế tạo vật liệu kim loại khác (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim) Hình 3.9 Nguyên lý hoạt động loadcell Cấu tạo loadcell gồm điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành cầu điện trở Wheatstone hình 3.10 dán vào bề mặt thân loadcell Hình 3.10 Cầu điện trở Wheatstone SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 35 Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng thái cân (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu số không gần không bốn điện trở gắn phù hợp giá trị Đó lý cầu điện trở Wheatstone gọi mạch cầu cân Khi có tải trọng lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), điều dẫn tới thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gauges dán thân loadcell dẫn đến thay đổi giá trị điện trở strain gauges Sự thay đổi dẫn tới thay đổi điện áp đầu Loadcell bao gồm loại bản: loadcell (uốn đơn), loadcell điểm đơn, loadcell uốn kép (loadcell bi), loadcell trụ nén, loadcell chữ Z, loadcell trụ dẹp, loadcell số (digital loadcell) Hình 3.11 Loadcell Hình 3.12 Loadcell chữ Z SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 36 Trong đồ án nhóm tác giả sử dụng loadcell chữ Z VMC Có thông số sau: + Loadcell dạng chữ Z 50Kg + Tên sản phẩm: NS1-50kg + Vật liệu: thép không gỉ + O/P: 1,9972 mV/V + Quá tải an toàn:150% + Quá tải tối đa: 200% + Chứng IP 67, IP 68 + Độ lệch tuyến tính 0.03% R.O + Trở kháng vào 410±15 Ω + Trở kháng 350 ± Ω + Ảnh hưởng nhiệt độ đến tín hiệu xuất ra: 0.002% R.O./oC + Nguồn điện áp khuyên dùng 5V→ 12V + Dây tín hiệu: Lõi dây + Chiều dài dây tín hiệu: 3m - Màu sắc dây: đỏ (IN+), đen (IN-), xanh (OUT+), trắng (OUT-) 3.2.3 Bộ khuếch đại tín hiệu cân loadcell Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell đọc trực tiếp giá trị mV/V cuả loadcell sau chuyển đổi tín hiệu loadcell tín hiệu Analog Các loadcell thường có đọc trực tiếp hiển thị giá trị trọng lượng cần đo Tuy nhiên để truyền tín hiệu PLC hoăc truyền Scadar phải cần tới khuếch đại tín hiệu loadcell để chuyển đổi giá trị loacell đo thành tín hiệu điện Giá trị loadcell biến đổi từ dạng mV/V thành 4-20mA 0-10V tuỳ theo PLC có khả đọc tín hiệu Các khuếch đại thường có khả biến đổi tín hiệu mV/V 4-20mA Hình 3.13 Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell sử dụng hệ thống cân SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 37 Qua sơ đồ ứng dụng khuếch đại tín hiệu loadcell thấy muốn truyền tín hiệu từ loadcell PLC truyền trực tiếp Modbus tín hiệu cho hiển thị chổ nơi mong muốn Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell ngồi có khả đọc loadcell cịn có khả đọc 4-8 loadcell lúc để đo trọng lượng Điều thường bắt gặp silo có trọng lượng lớn cần đo độ xác cao, silo thường có từ đến loadcell để cân Hình 3.14 Hình ảnh thực tế module khuếch đại tín hiệu cân Thơng số kỹ thuật khuếch đại tín hiệu loadcell sử dụng đồ án – Tên thiết bị: MYPIN LOADCELL INDICATOR – Model: LM8-INND – Nguồn cấp: 110/220 AC – Điện tiêu thụ: 5W – Cách ly chống nhiễu 1.500VDC input, output nguồn cấp – Cấp bảo vệ: IP20 – Nhiệt độ làm việc: -10→650C – Kích thước: 96×80×48 mm – Input: kênh nhận từ 1→ loadcell với loại loadcell dây loadcell dây – Output: 4-20mA – Thời gian đáp ứng: 20ms – Độ dài kết nối dây: 1200m SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 38 3.2.4 Cảm biến quang • Hình 3.15 Cảm biến quang Cảm biến vật cản hồng ngoại xác định khoảng cách đến vật cản hồng ngoại cho phản hồi nhanh chóng, xác bị nhiễu sử dụng mắt nhận phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt Cảm biến chỉnh khoảng cách hoạt động thông qua biến trở phần cuối thân cảm biến Ngõ cảm biến dạng cực thu hở nên cần thêm điện trở kéo lên nguồn chân tín hiệu sử dụng • Sơ đồ dây: Cảm biến có cách nối dây tương đối đơn giản: • Màu nâu: VCC (24VDC) • Màu xanh dương: GND • Màu đen: Chân tín hiệu ngõ PNP Thơng số kỹ thuật: Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật cảm biến quang Điện áp hoạt động 24VDC Khoảng cách hoạt động tối đa ~ 80cm Dịng kích ngõ 300mA Thời gian phản hồi ~ 2ms Hiện thị ngõ Led đỏ SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 39 Khả phát đối tượng suốt đục Nhiệt độ hoạt động -25°C đến - 55°C Đường kính 18mm Chiều dài cảm biến 45mm Chiều dài dây 45cm Chất liệu vỏ cảm biến Nhựa 3.2.5 Module HW-685 chuyển đổi tín hiệu analog 4-20mA sang 0-10V Hình 3.16 Module HW-685 Trong trình truyền tín hiệu, tín hiệu điện áp yếu khoảng cách truyền tăng lên Việc truyền dịng điện tránh suy yếu tín hiệu Mạch chuyển tín hiệu dịng áp sử dụng điểm cuối truyền tín hiệu dịng điện giúp chuyển đổi tín hiệu dịng thành tín hiệu điện áp Đầu vào dòng điện 4-20mA đầu điện áp hỗ trợ 0-3.3V, 0-5V, 0-10V Phạm vi điện áp cung cấp rộng, điện áp đầu hỗ trợ nhiều dải - Có thể điều chỉnh phù hợp biến trở tinh chỉnh - Tính ổn định cao, tuyến tính tốt, cấp cơng nghiệp Thông số kỹ thuật: - Điện áp đầu vào: 4~20mA ~20mA Điện áp đầu ra: 0~3.3V 0~5V 0~10V SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 40 3.3 Giới thiệu mạch điều khiển Hình 3.17 Sơ đồ mạch điện điều khiển ❖ Nguyên lý hoạt động hệ mạch: Sử dụng nguồn 24VDC để cung cấp điện áp 24VDC cho van điện từ, động bước, PLC Sử dụng nút nhấn Start, Stop, Reset để điều chỉnh PLC ngồi sử dụng nút nhấn ảo hình HMI giả lập máy tính Hệ thống sử dụng cảm biến loadcell khuếch đại tín hiệu cân để xác định khối lượng, module khuếch đại tín hiệu cân có tích hợp sẵn hình LCD để hiển thị giá trị cân Ngồi tín hiệu giá trị cân truyền PLC tín hiệu analog để so sánh giá trị cân định Khi cân đủ Kg bồn chứa đóng lại, lúc cấu cấp bao tự động đưa bao vào miệng phễu Cảm biến có bao có tín hiệu bồn cân mở để gạo chảy vào bao SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 41 Khối cảm biến khối lượng Hình 3.18 Sơ đồ nối dây hai loadcell Khi có khối lượng gạo vào bồn cân cảm biến loadcell đưa tín hiệu module khuếch đại tín hiệu để hiển thị khối lượng cân hình module Đồng thời module gửi tín hiệu giá trị cân PLC dạng tín hiệu analog (4-20mA) dây đầu loadcell đỏ, đen, trắng xanh loadcell kết nối với E+,E-,A-,A+ module khuếch đại tín hiệu Các chân OUT(4-20mA) nối với chân AI0 1M PLC 3.4 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển Khi bắt đầu chương trình cấu đưa vị trí định Nhấn nút Start, van bồn chứa mở để gạo rơi xuống bồn cân đóng lại đủ khối lượng yêu cầu van bồn chứa đóng lại Lúc bao kẹp vị trí van bồn cân mở để gạo đổ hết vào bao rơi xuống băng tải SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 42 Sau 30s ? ? Hình 3.19 Lưu đồ thuật tốn khối cân sản phẩm Hình 3.20 Lưu đồ thuật toán khối Stop, Reset SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 43 Hình 3.21 Lưu đồ thuật toán khối cấp bao tự động SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 44 3.5 Thiết kế hình giả lập HMI máy tính Hình 3.22 Giao mơ hình HMI máy tính Màn hình giả lập HMI cho ta tùy chọn thêm nút Start, Stop hoạt động song song với nút cứng bảng điều khiển Ngồi cịn hiển thị thông tin số bao đếm SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 45 CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 Kết đạt được: • Nhóm chế tạo mơ hình hệ thống cân đóng bao • Qua q trình nghiên cứu thử nghiệm thực tế, hệ thống cân khối lượng theo mong muốn với sai số nằm khoảng 0,3 kg • Thiết kế thành công tủ điều khiển nút nhấn, hiển thị LCD • Cơ cấu hệ thống vững chắc, nhỏ gọn, giá thành rẻ đảm bảo tính cơng nghệ vệ sinh an tồn Từ đưa vào vận hành thực tế • Cảm biến khối lượng ứng dụng nhiều thực tế từ sau tìm hiểu thêm cảm biến tác giả có nhiều ý tưởng cho hệ thống khác Tuy nhiên, thời gian hạn chế nên cịn số khuyết điểm: • Do thực thủ công nên cấu chưa thực xác so với thiết kế • Các linh kiện điện tử sử dụng có giá thành rẻ cịn hạn chế độ xác 4.2 Hướng phát triển đề tài: • Với việc hệ thống thiết kế dạng quy mô nhỏ nên chưa thể đáp ứng cho số nhà máy có u cầu quy mơ lớn Do tương lai thiết kế hệ thống quy mô lớn Đồng thời cấu cịn đơn giản, có khả chế tạo cấu đóng mở phễu, kẹp bao tiên tiến giúp cho suất hệ thống nâng lên đáng kể • Do thời gian cịn hạn chế nên nhóm cịn chưa phát triển hệ thống đóng bao, sau phát triển thêm hệ thống đóng bao để sản phẩm đầu đủ yêu cầu cung cấp cho thị trường • Tủ điều khiển đơn giản, nên cần thiết kế thêm để giao tiếp với máy tính dễ dàng quản lý máy tính điều khiển hệ thống từ xa thơng qua máy tính điện thoại việc thiết kế giao diện điều khiển máy tính điện thoại • Sử dụng loại linh kiện, cảm biến, thiết kế cấu tốt hơn, với việc tối ưu thuật tốn lập trình để nâng cao độ xác xuất hệ thống SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phước Hải Giáo trình thiết kế khí SolidWorks 2017 [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập Nhà xuất Giáo Dục, Hà Nội, 2000 [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy Nhà xuất Giáo Dục, Hà Nội, 1999 [4] Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương Thiết Kế Mạch Và Lập Trình PLC Nhà Xuất Bản Khoa học & kỹ thuật, 2017 [5] Trần Văn Hiếu Tự động hóa PLC S7 - 1200 với Tia Portal Nhà Xuất Bản Khoa học & kỹ thuật, 2015 [6] PGS.TS Trần Xuân Tùy Giáo trình hệ thống Cơ điện tử Lưu hành nội bộ, 2010 [7] Đặng Phước Vinh, Võ Như Thành Giáo trình kỹ thuật vi điều khiển Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội, 2019 [8] Hoàng Minh Cơng Giáo trình Cảm biến cơng nghiệp Nhà xuất xây dựng, 2007 [9] Trần Hữu Quế Giáo trình Vẽ kỹ thuật khí Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2015 [10] Nguyễn Thị Phương Hà Lý thuyết điều khiển tự động Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2016 [11] Nguyễn Văn Dự Hướng dẫn tính tốn thiết kế băng tải cơng nghiệp (link truy cập https://www.academia.edu/37703875/Hướng_dẫn_tính_tốn_thiết_kế_băng_tải_cơng_nghi ệp, ngày truy cập 20/11/2019) [12] Lê Tồn Tài liệu thu thập tín hiệu cảm biến loadcell lên máy tính (link truy cập https://www.academia.edu/32290644/THU_THẬP_TÍN_HIỆU_CẢM_BIẾN_LO ADCELL_LÊN_MÁY_TÍNH, ngày truy cập 5/11/2019) [13] Website https://plcvietnam.com.vn/ ( tham khảo ngày 25/10/2019) [14] Website https://loadcell.com.vn/ (tham khảo ngày 15/09/2019) [15] Website https://codientu.org (tham khảo ngày 28/09/2019) SVTH: Nguyễn Tùng Nguyên-Nguyễn Văn Tú GVHD: TS Đặng Phước Vinh 47 ... Thiết kế chế tạo hệ thống cân đóng bao tự động Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Hệ thống cân đóng bao hồn tồn tự động, khối lượng bao đóng. .. Giới thiệu hệ thống cân đóng bao đề tài Sau tìm hiểu số hệ thống cân đóng bao mạng ngồi thực tế nhóm chúng tơi thấy hệ thống cân đóng bao có phần gồm hệ thống bồn chứa đặt trên, bên hệ thống bồn... 2.1 Thiết kế hệ thống cân 10 2.2 Thiết kế hệ thống băng tải 11 2.3 Thiết cấu hệ thống 16 2.3.1 Thiết kế cấu phễu cân 16 2.3.2 Tính tốn thiết kế cấu cấp bao